JP2015137670A - ブッシング及びフィードスルー - Google Patents

Abstract

【課題】ブッシングの絶縁性能を高信頼度をもって確保する。【解決手段】絶縁材料からなる中空管状の絶縁管２１の中空部に導体２２を挿通し、導体２２の両端を絶縁管２１に気密に封着する。ブッシング２の絶縁管２１の軸方向中央部には、外周面から中空部まで貫通する貫通孔２８をブッシング２の気密破壊検出用に設ける。導体２２の側面の軸方向端部を除く部分の表面は、絶縁材による絶縁層３０で被覆し、導体２２から絶縁管２１の外周面の貫通孔２８の開口までの電気的沿面距離Ｄを大きく確保する。【選択図】図４

Description

本発明は、液化ガスタンク内への電力供給等に用いられるブッシング及びフィードスルーに関するものである。

液化ガスタンク内への電力供給に用いられるブッシング及びフィードスルーに関する技術としては、液化ガスタンク内に液化ガスの汲揚用に設置されたサブマージドポンプへの電力供給に用いられるフィードスルーが知られている（たとえば、特許文献１）。
このフィードスルーは、円盤状のターミナルヘッダベースと、ターミナルヘッダベースに設けたブッシング挿通孔に挿通されたブッシングより構成されており、ブッシングはターミナルヘッダベースのブッシング挿通孔の軸方向の両端で、ターミナルヘッダベースに気密に固着されている。
ここで、ブッシングは、絶縁材料からなる中空管状の絶縁管と絶縁管の中空部に挿通された導体とより構成されており、導体は絶縁管の中空部の軸方向の両端で絶縁管に気密に固着されている。

そして、液化ガスタンク外まで延伸された液化ガス汲揚用管の液化ガスタンク外の位置に設けられている開口を気密に塞ぐようにターミナルヘッダベースを取り付けることにより、フィードスルーは液化ガス汲揚用管に気密に連結され、ブッシングの導体と、液化ガス汲揚用管内を通る給電線とを介して、液化ガスタンク及び液化ガス汲揚用管の外部からサブマージドポンプに電力が供給される。
また、このフィードスルーにおいて、ブッシングの絶縁管には、ブッシング挿通孔の軸方向の両端間に配置される位置に、外周面から絶縁管の中空部まで貫通する、絶縁管の軸方向と垂直な方向を軸とする螺旋状の貫通孔が設けられており、ターミナルヘッダベースには、側面からブッシング挿通孔の軸方向の両端間の位置まで、ブッシング挿通孔の軸方向と垂直な方向に貫通する検出孔が設けられている。したがって、ターミナルヘッダベースの側面の検出孔の開口は、ターミナルヘッダベースとブッシングの間のブッシング挿通孔の軸方向の両端間の空間と、ブッシングの絶縁管の中空部と導体の間の空間とに連通している。

よって、このフィードスルーによれば、ターミナルヘッダベースとブッシングとの間の気密や、ブッシングの絶縁管と導体との間の気密の破壊を、ターミナルヘッダベースの側面の検出孔の開口に連結した監視機器で気圧変化などを監視するより検出することができる。
また、ブッシングの絶縁管に設けた貫通孔を螺旋状としているので、導体のターミナルヘッダベース等に対する電気的沿面距離を大きくすることができ、ブッシングの絶縁性能を大きく確保することができる。

国際公開第２００７／１４１８５３号

上述したフィードスルーによれば、ブッシングの絶縁管に設けた気密破壊検出用の貫通孔を螺旋状としたために、貫通孔が比較的に汚染され易く、また、この汚染のためにブッシングが充分な絶縁性能を発揮できなくなる可能性を否定しきれない。
また、ブッシングの絶縁管に螺旋状の貫通孔を形成する加工には特段の手間と設備を要することとなる。
そこで、本発明は、ブッシングの絶縁性能を高信頼度をもって確保することのできるブッシング及びフィードスルーを提供することを課題とする。

前記課題達成のために、本発明は、ベース部材に設けられたブッシング取付孔に、当該ブッシング取付孔の軸方向両端の間に軸方向中央部が位置するように挿入され、当該ブッシング取付孔の軸方向両端の位置で当該ベース部材に気密に封着されるブッシングを、絶縁材で形成された中空管状の絶縁管と、前記絶縁管の中空部を貫通するように当該絶縁管に挿通された導体とを含めて構成したものである。ただし、前記導体は前記絶縁管の中空部の両端において当該絶縁管に気密に封着されており、前記絶縁管は、前記軸方向中央部に当該絶縁管の外周面から中空部まで貫通する貫通孔を有し、前記導体の外周面の軸方向両端部を除く表面は絶縁されている。

ここで、このようなブッシングは、前記導体の外周面の軸方向両端部を除く表面を被覆する絶縁層を設けたものとしてもよい。
または、このようなブッシングは、前記絶縁管の中空部内に収容された、絶縁材で形成された中空の絶縁筒を備え、前記導体は、当該絶縁筒の中空に挿通されており、前記導体の外周面の軸方向両端部を除く表面が前記絶縁筒に覆われているものとしてもよい。
ここで、本発明は、これらのブッシングを用いたフィードスルーとして、これらのブッシングと前記ベース部材と備えたフィードスルーも提供する。ただし、前記ベース部材は、当該ベース部材の表面から、前記ブッシング取付孔の当該ブッシング取付孔の軸方向両端の間の位置まで通じる検出孔を有するものである。

以上のようなブッシング及びフィードスルーによれば、導体の外周面の軸方向両端部を除く表面は絶縁されているので、絶縁管の貫通孔を螺旋状に形成しなくても、導体から絶縁管の外周面の貫通孔の開口までの電気的沿面距離を大きく確保することができる。
よって、汚染の影響に関わらずに、ブッシングの絶縁性能を高信頼度をもって確保することができる。

以上のように、本発明によれば、ブッシングの絶縁性能を高信頼度をもって確保することのできるブッシング及びフィードスルーを提供することができる。

本発明の実施形態に係るフィードスルーの適用例を示す図である。 本発明の実施形態に係るフィードスルーの外観を示す図である。 本発明の実施形態に係るターミナルヘッダベースの構造を示す図である。 本発明の実施形態に係るブッシングの構造を示す図である。 本発明の実施形態に係るフィードスルーの構造を示す図である。 本発明の実施形態に係るターミナルヘッダベースの他の例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係るフィードスルーの適用例を図１に示す。
図示するように、LNG、LNG、液体水素などの低温の液化ガスを貯留したタンク１００には、タンク１００の上部壁を気密に貫通した液化ガス汲揚用管１０１が設けられている。
液化ガス汲揚用管１０１の下端の開口はタンク１００の内部と連通しており、液化ガス汲揚用管１０１の下部には、サブマージドポンプ１０２が配置されている。また、当該液化ガス汲揚用管１０１の下端はタンク１００の床に固定されている。
そして、タンク１００外に配置された液化ガス汲揚用管１０１の上端の開口は、フィードスルー１０によって気密に封止されており、電源１０３から、フィードスルー１０と液化ガス汲揚用管１０１内の給電線となる絶縁電線１０５とを介して電力がサブマージドポンプ１０２に供給される。
また、液化ガス汲揚用管１０１の上部付近には排出路１０４が連結されており、サブマージドポンプ１０２で汲揚げられた液化ガスは排出路１０４から排出される。
次に、本実施形態に係るフィードスルー１０について説明する。
図２に、フィードスルー１０の外観を示す。
図示するように、フィードスルー１０は、円盤状のターミナルヘッダベース１と、ターミナルヘッダベース１に設けた３つのブッシング挿通孔１１に各々挿通された３つのブッシング２より構成されており、各ブッシング２はターミナルヘッダベース１のブッシング挿通孔１１の軸方向の両端で、ターミナルヘッダベース１に気密に固着されている。ここで、３つのブッシング２は、それぞれ、サブマージドポンプ１０２に給電する三相電力の各相の給電線を、液化ガス汲揚用管１０１の内外で中継するものである。

次に、図３に、フィードスルー１０のターミナルヘッダベース１の構造を示す。
図３中、図３ａがターミナルヘッダベース１の上面を、図３ｂ１がターミナルヘッダベース１の側面を、図３ｂ２が図３ａ中の切断線Ａ-Ａによるターミナルヘッダベース１の断面を、図３ｃがターミナルヘッダベース１の下面を表している。
図示するように、ターミナルヘッダベース１は、概略円盤状の部材であり、中央部に３つのブッシング挿通孔１１が設けられ、外縁部に複数のボルト孔１２が設けられている
ここで、ターミナルヘッダベース１は、３つのブッシング挿通孔１１をブッシング挿通孔１１の軸方向中央の位置で連通する連絡孔１３と、ターミナルヘッダベース１の側面から一つのブッシング挿通孔１１まで貫通する検出孔１４が設けられている。

また、ターミナルヘッダベース１の上下面のブッシング挿通孔１１の周囲には、ブッシング固定用の円環状の溝１５が形成されている。
次に、図４に、フィードスルー１０のブッシング２の構成を示す。
ここで、図４中、図４ａがブッシング２の外観を、図４ｂがブッシング２の軸を通る切断線による断面を表している。
図示するように、ブッシング２は、セラミックスなどの絶縁材料からなる中空管状の絶縁管２１と絶縁管２１の中空部に挿通された導体２２と、導体２２の両端に連結された端子２３とを備えている。
また、絶縁管２１の中空部の一方の端において、絶縁管２１と導体２２の間は第１封着金具２４で気密に封止されている。また、絶縁管２１の中空部の他方の端において、絶縁管２１と導体２２の間は、絶縁管２１に気密に封着された第２封着金具２５と、第２封着金具２５に一方の側が溶接され、導体２２に他方の側が気密に封着されたＳ型ベロー２６とによって、気密に封止されている。

ここで、Ｓ型ベロー２６は可撓性を有し、撓みによって各部の線膨張率の差を吸収し、各部の熱的ストレスを緩和する。また、ブッシング２は、導体２２の周りに設けた部材群２７によって、Ｓ型ベロー２６による絶縁管２１と導体２２の間の封止の機械的強度を確保するように構成されている。

次に、ブッシング２の絶縁管２１には、ブッシング挿通孔１１の軸方向の両端間に配置される位置から絶縁管２１の中空部まで貫通する、絶縁管２１の軸方向と垂直な方向を軸とするストレートな貫通孔２８が設けられている。
また、ブッシング２の絶縁管２１の、絶縁管２１の軸方向について貫通孔２８の両側には、ブッシング２をターミナルヘッダベース１に封着するために用いるＣ型ベロー２９がろう付けにより気密に封着されている。
ここで、導体２２の側面の軸方向端部を除く部分の表面は、フッ素樹脂、シリコン樹脂、セラミックスコーティングなどの絶縁材による絶縁層３０で被覆されている。
したがって、導体２２から絶縁管２１の外周面の貫通孔２８の開口までの電気的沿面距離は、図４ｂ中のＤとなり、絶縁管２１の外周面から導体表面までの直線距離に比べて遙かに大きくなる。
次に、以上のようなターミナルヘッダベース１とブッシング２とより構成されるフィードスルー１０の詳細について説明する。
図５ａにフィードスルー１０の断面を、図５ｂにフィードスルー１０の片側断面を示す。
図示するように、各ブッシング２は、ブッシング２をブッシング挿通孔１１を貫通するように挿通した状態で、二つのＣ型ベロー２９をターミナルヘッダベース１の上下面に形成されている円環状の溝１５にそれぞれ溶接等によって気密に封着することにより、ターミナルヘッダベース１に固定される。

ここで、この状態において、ブッシング２の絶縁管２１の中空部と導体２２の間の空間と、ブッシング挿通孔１１とブッシング２の絶縁管２１との間の空間とは、絶縁管２１の貫通孔２８によって連通している。
また、各ブッシング挿通孔１１とブッシング２の絶縁管２１との間の空間同士は、ターミナルヘッダベース１の連絡孔１３によって連通している。
そして、一つのブッシング挿通孔１１とブッシング２の絶縁管２１との間の空間は、ターミナルヘッダベース１の検出孔１４と連通している。
したがって、各ブッシング２の絶縁管２１の中空部と導体２２の間の空間は、ターミナルヘッダベース１の検出孔１４と連通している。
よって、各ブッシング２の絶縁管２１の中空部と導体２２の間の空間の気密や、ターミナルヘッダベース１とブッシング２との間の空間の気密の破壊を、ターミナルヘッダベース１の側面の検出孔１４の開口に連結した監視機器で気圧変化などを監視するより検出することができることとなる。

なお、図５ａに示すようにターミナルヘッダベース１の下面側は、液化ガス汲揚用管１０１の上端に設けられているフランジに、ターミナルヘッダベース１の外縁部に設けられているボルト孔１２を利用してボルトによって気密に連結される。
また、ターミナルヘッダベース１の上面側には、ターミナルヘッダベース１の外縁部に設けられているボルト孔１２を利用して、配線カバー用のチューブ１０６が連結される。
また、ブッシング２の各端子２３は、給電線となる絶縁電線１０５が連結された状態で、所定の封止材によって気密に封止される。
以上、本発明の実施形態について説明した。
ところで、以上の実施形態では、ブッシング２の導体２２の側面の軸方向端部を除く部分の表面に絶縁層３０を被覆することにより、導体２２から絶縁管２１の外周面の貫通孔２８の開口までの電気的沿面距離を大きく確保したが、これは、絶縁層３０に代えて絶縁筒を用いて、導体２２から絶縁管２１の外周面の貫通孔２８の開口までの電気的沿面距離を大きく確保するようにしてもよい。

すなわち、図４ｃのブッシング２の軸を通る切断線による断面を示すように、導体２２には絶縁層３０を被覆せずに、導体２２をブッシング２の絶縁管２１の中空部内に、導体２２が挿通された中空の絶縁筒３１を設ける。ここで、絶縁筒３１は、セラミックスなどの絶縁材料で形成する。

このように、導体２２に絶縁層３０を被覆する代わりに、導体２２が挿通される絶縁筒３１を設けた場合でも、導体２２から絶縁管２１の外周面の貫通孔２８の開口までの電気的沿面距離は図４ｃ中のＤで示す距離となり、絶縁管２１の外周面から導体表面までの直線距離に比べて遙かに大きくなる。

また、以上の実施形態では、ターミナルヘッダベース１として概略円盤状のターミナルヘッダベース１を用いたが、ターミナルヘッダベース１の形状は概略円盤状以外の形状としてもよい。
すなわち、たとえば、図６ａに示すような概略、上下二つのフランジを中空の円筒部で上下に連結した形状のものを用いるようにしてもよい。
ここで、図６ａ中、図６ａ１がターミナルヘッダベース１の上面を、図６ａ２がターミナルヘッダベース１の側面を、図６ａ３が図６ａ１中の切断線Ａ-Ａによるターミナルヘッダベース１の断面を、図６ａ４がターミナルヘッダベース１の下面を表している。
図示するように、ターミナルヘッダベース１は、上方フランジ部６０１と、下方フランジ部６０２と、上方フランジ部６０１と下方フランジ部６０２を上下に連結する中空円筒部６０３とを備えている。上方フランジ部６０１は、図３に示した円盤状のターミナルヘッダベース１と同様の構成を備えており、下方フランジ部６０２は、外縁部にボルト孔１２が設けられた円環盤形状を有している。

そして、たとえば、図６ｂに示すように、ターミナルヘッダベース１の下方フランジ部６０２の下面は、ターミナルヘッダベース１の外縁部に設けられているボルト孔１２を利用して、ターミナルヘッダベース１の液化ガス汲揚用管１０１の上端に設けられているフランジに、ボルトによって締結される。

また、ターミナルヘッダベース１の上部フランジ部の上面には、ターミナルヘッダベース１の上部フランジ部の外縁部に設けられているボルト孔１２を利用して、配線カバー用のチューブ１０６が連結される。
また、ブッシング２の各端子２３は、給電線となる絶縁電線１０５が連結された状態で、所定の封止材３０２によって気密に封止される。
ここで、図６ａに示した上下二つのフランジを備えたターミナルヘッダベース１を用いたフィードスルー１０は、図６ｂに示すように、上端付近で屈曲する液化ガス汲揚用管１０１への適用に好適である。このようなターミナルヘッダベース１を用いることにより給電線の端子２３近傍の曲げ半径を大きく確保することができる。

１…ターミナルヘッダベース、２…ブッシング、１０…フィードスルー、１１…ブッシング挿通孔、１２…ボルト孔、１３…連絡孔、１４…検出孔、１５…溝、２１…絶縁管、２２…導体、２３…端子、２４…第１封着金具、２５…第２封着金具、２６…Ｓ型ベロー、２７…部材群、２８…貫通孔、２９…Ｃ型ベロー、３０…絶縁層、３１…絶縁筒、１００…タンク、１０１…液化ガス汲揚用管、１０２…サブマージドポンプ、１０３…電源、１０４…排出路、１０５…絶縁電線、１０６…チューブ、３０２…封止材、６０１…上方フランジ部、６０２…下方フランジ部、６０３…中空円筒部。

Claims (4)

1. ベース部材に設けられたブッシング取付孔に、当該ブッシング取付孔の軸方向両端の間に軸方向中央部が位置するように挿入され、当該ブッシング取付孔の軸方向両端の位置で当該ベース部材に気密に封着されるブッシングであって、
   絶縁材で形成された中空管状の絶縁管と、
   前記絶縁管の中空部を貫通するように当該絶縁管に挿通された導体とを有し、
   前記導体は前記絶縁管の中空部の両端において当該絶縁管に気密に封着されており、
   前記絶縁管は、前記軸方向中央部に当該絶縁管の外周面から中空部まで貫通する貫通孔を有し、
   前記導体の外周面の軸方向両端部を除く表面は絶縁されていることを特徴とするブッシング。
2. 請求項１記載のブッシングであって、
   前記導体の外周面の軸方向両端部を除く表面を被覆する絶縁層を有する特徴とするブッシング。
3. 請求項１記載のブッシングであって、
   前記絶縁管の中空部内に収容された、絶縁材で形成された中空の絶縁筒を有し、
   前記導体は、当該絶縁筒の中空に挿通されており、前記導体の外周面の軸方向両端部を除く表面が前記絶縁筒に覆われていることを特徴とするブッシング。
4. 請求項１、２または３記載のブッシングと、前記ベース部材とよりなるフィードスルーであって、
   前記ベース部材は、当該ベース部材の表面から、前記ブッシング取付孔の当該ブッシング取付孔の軸方向両端の間の位置まで通じる検出孔を有することを特徴とするフィードスルー。